全集成CMOS電荷敏感前置放大器的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、本文所討論的電荷敏感前置放大器(Charge Sensitive Preamplifier，簡(jiǎn)稱CSP)，是探測(cè)器中的關(guān)鍵模塊，主要用來(lái)放大傳感器探測(cè)各種輻射射線后輸出的電荷脈沖信號(hào)。
　　 探測(cè)器是一種觀察、記錄粒子的裝置，核物理和粒子物理實(shí)驗(yàn)研究中不可缺少的設(shè)備，主要用于探測(cè)質(zhì)子撞擊后形成離子，并對(duì)探測(cè)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，繪制出撞擊后的離子軌跡，廣泛應(yīng)用于核能開(kāi)發(fā)、高能物理實(shí)驗(yàn)等諸多領(lǐng)域。電荷敏感前置放大器是探測(cè)器中的關(guān)鍵模

2、塊，用于采集傳感器輸出的信號(hào)并進(jìn)行放大，其增益、噪聲抑制能力、速度、精度等將對(duì)探測(cè)器性能產(chǎn)生極大影響。
　　 本文對(duì)探測(cè)器中電荷敏感前置放大器進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì)。首先了解像素探測(cè)器中電荷敏感前置放大器的工作原理和指標(biāo)要求，根據(jù)電荷敏感前置放大器的指標(biāo)要求和工作原理，設(shè)計(jì)其整體結(jié)構(gòu)。然后對(duì)整體結(jié)構(gòu)中每個(gè)子電路進(jìn)行設(shè)計(jì)與仿真，基于不同類型的運(yùn)算放大器，使用電壓反饋運(yùn)算放大器(VFOA)和電流反饋運(yùn)算放大器(CFOA)分別設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)CSP

3、電路，對(duì)于增益、帶寬、噪聲、分辨率等多方面指標(biāo)進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，對(duì)比兩種方案，分析各自的優(yōu)缺點(diǎn)。文章最后部分討論模擬集成電路版圖設(shè)計(jì)，利用Cadence Virtuoso工具完成電路版圖設(shè)計(jì)和優(yōu)化，重點(diǎn)討論本電路版圖設(shè)計(jì)中的匹配問(wèn)題。經(jīng)模擬仿真，電路基本可以滿足指標(biāo)要求，能夠完成對(duì)電荷信號(hào)的采集、存儲(chǔ)和放大。
　　 本文適應(yīng)射線非接觸檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，采用CMOS工藝設(shè)計(jì)電荷敏感前置放大器，對(duì)電荷敏感前置放大器的全集成實(shí)現(xiàn)具有重要價(jià)